1、第0章 緒論1、什么是數字系統設計技術？在解決了對不同目標信息的數字化編碼、數字化傳輸、數字化解碼的基本理論、算法定義和協議規范之后，對其如何進行系統的構成，如何以最優化的性能（如速度）、最低廉的成本（如芯片面積、集成密度等）來實現該系統的技術。2、什么是集成電路IC？集成電路（IC）是指通過一系列特定的加工工藝，將多個晶體管、電阻、電容等器件，按照一定的電路連接集成在一塊半導體單晶片（如Si或GaAs）或陶瓷等基片上，作為一個不可分割的整體完成某一特定功能的電路組件3、什么是集成電路IP？集成電路IP是經過預先設計、預先驗證，符合產業界普片認同的設計規范和設計標準，具有相對獨立功能的電路模塊

2、或子系統。其具有知識含量高、占用芯片面積小、運行速度快、功耗低、工藝容差性大等特點，可以復用(Reuse)于SOC、SOPC或復雜ASIC設計中。4、什么是SOC？SOC，即嵌入式系統發展的最高形式片上系統。從狹義角度講,它是信息系統核心的芯片集成,是將系統關鍵部件集成在一塊芯片上;從廣義角度講, SOC是一個微小型系統,第1章 嵌入式系統基礎知識1、計算機系統的三大應用領域是什么？服務器市場，桌面市場，嵌入式市場2、通用計算機與嵌入式系統的對比是什么？特征通用計算機嵌入式系統形式和類型 看得見的計算機。按其體系結構、運算速度和結構規模等因素分為大、中、小型機和微機。 看不見的計算機。形式多樣

3、，應用領域廣泛，按應用來分。組成 通用處理器、標準總線和外設。 軟件和硬件相對獨立。 面向應用的嵌入式微處理器，總線和外部接口多集成在處理器內部。軟件與硬件是緊密集成在一起的。開發方式 開發平臺和運行平臺都是通用計算機 采用交叉開發方式，開發平臺一般是通用計算機，運行 平臺是嵌入式系統。二次開發性 應用程序可重新編制 一般不能再編程3、分別從技術角度和系統角度給出嵌入式系統的定義技術角度：以應用為中心、以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪,應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗和應用環境有特殊要求的專用計算機系統。是將應用程序、操作系統和計算機硬件集成在一起的系統系統角度：嵌入式系統是設計完成復

4、雜功能的硬件和軟件，并使其緊密耦合在一起的計算機系統4、嵌入式系統的特點是什么？從三要素說：嵌入式：嵌入到對象體系中，有對象環境要求專用性：軟、硬件按對象要求裁減計算機系統：實現對象的智能化功能功耗限制、低成本、多速率、環境相關性、系統內核小、專用性強、不可壟斷性、產品相對穩定性具有實時性5、請從嵌入式系統軟件復雜程度來對嵌入式系統進行分類？ 循環輪詢系統，有限狀態機系統，前后臺系統，單處理器多任務系統，多處理器多任務系統6、常用電平標準有哪些？理解電平匹配的含義。TTL：Transistor-Transistor Logic 三極管結構。 Vcc：5V：VOH=2.4V；VOL=2V；VIL

5、=2.4V；VOL=2V；VIL=2.0V；VOL=1.7V；VIL=4.45V；VOL=3.5V；VIL=3.2V；VOL=2.0V；VIL=2.0V；VOL=1.7V；VIL規格說明-體系結構設計-構件設計-系統調試與集成交叉開發環境：宿主機（Host） ，是用于開發嵌入式系統的計算機。一般為PC機（或者工作站），具備豐富的軟硬件資源，為嵌入式軟件的開發提供全過程支持。目標機（Target），即所開發的嵌入式系統，是嵌入式軟件的運行環境，其硬件軟件是為特定應用定制的。在開發過程中，目標機端需接收和執行宿主機發出的各種命令如設置斷點、讀內存、寫內存等，將結果返回給宿主機，配合宿主機各方面的工

6、作。14、嵌入式軟件的調試環境和固化環境的區別。階段調試環境固化環境編譯目標文件需要調試信息目標文件不需要調試信息鏈接應用系統目標代碼不需要Boot模塊，此模塊已由目標板上的監視器程序實現。應用系統目標代碼必須以Boot模塊作為入口模塊。定位程序的所有代碼段、數據段都依次被定位到調試空間的RAM中。程序的各邏輯段按照其不同的屬性分別定位到非易失性存儲空間（ROM）或RAM中下載宿主機上的調試器讀入被調試文件，并將其下載到目標機上的調試空間中，目標機掉電后所有信息全部丟失。在宿主機上利用固化工具將可固化的應用程序寫入目標機的非易失性存儲器中，目標機掉電后信息不丟失。運行被調試程序在目標監控器的控

7、制下運行，并與后者共享某些資源，如CPU資源、RAM資源以及通信設備（如串口、網口等）資源。程序在真實的目標硬件環境上運行第2章1、CISC、RISC的特點是什么？CISC：復雜指令集（Complex Instruction Set Computer），具有大量的指令和尋址方式，指令長度可變。8/2原則：80%的程序只使用20%的指令，大多數程序只使用少量的指令就能夠運行RISC：精簡指令集（Reduced Instruction Set Computer)，只包含最有用的指令，指令長度固定，確保數據通道快速執行每一條指令，使CPU硬件結構設計變得更為簡單2、哈佛結構、馮諾依曼結構的區別？哈佛

8、結構：程序存儲器與數據儲存器分開；提供了較大的帶寬；適合數字信號處理；大多數DSP都是哈佛結構馮諾依曼結構：單一處理部件完成計算、存儲及通信功能；線性組織的定長存儲單元（地址）；存儲空間的單元（地址）是直接尋址的；使用低級機器語言，其指令完成基本操作碼的簡單操作；對計算進行集中的順序控制（程序存儲）；首次提出“地址”和“程序存儲”的概念3、ARM處理器的特點？1. 低功耗、低成本、高性能 2. 采用RISC體系結構3. 大量使用寄存器 4. 高效的指令系統4、ARMv7定義了哪3種不同的處理器配置，其各自的應用特點是什么？Profile A是面向復雜、基于虛擬內存的OS和應用的Profile

9、R是針對實時系統的Profile M是針對低成本應用的優化的微控制器的。5、流水線技術及其特點。流水線(Pipeline)技術：幾個指令可以并行執行特點：提高了CPU的運行效率 內部信息流要求通暢流動6、什么是CACHE？為什么要引入CACHE？高速緩存（一種小容量高速存儲器）。微處理器的時鐘頻率比內存速度提高快得多，高速緩存可以提高內存的平均性能。7、典型計算機的存儲層次是什么？存儲系統面臨的兩個主要問題是什么？離CPU越近，存取速度越快，價格也越高，因此容量也越小；存儲系統面臨的兩個主要問題是：1、高速度和低成本之間的矛盾；2、大容量和低成本之間的矛盾8、簡述下ARM處理器存儲的大端模式和

10、小端模式？大端模式：字數據的高字節存儲在低地址中，而字數據的低字節則存放在高地址中小端模式：低地址中存放的是字數據的低字節，高地址存放的是字數據的高字節9、ARM處理器的七種工作模式是什么？ARM的兩種工作狀態呢？處理器模式說明備注 用戶 (usr)正常程序執行模式不能直接切換到其它模式 系統 (sys)運行操作系統的特權任務與用戶模式類似，但具有可以直接切換到其它模式等特權 快中斷 (fiq)支持高速數據傳輸及通道處理FIQ異常響應時進入此模式 中斷 (irq)用于通用中斷處理IRQ異常響應時進入此模式 管理 (svc)操作系統保護模式系統復位和軟件中斷響應時進入此模式 中止 (abt)用于

11、支持虛擬內存和/或存儲器保護在ARM7TDMI沒有大用處 未定義 (und)支持硬件協處理器的軟件仿真未定義指令異常響應時進入此模式ARM狀態：此時處理器執行32位的字對齊的ARM指令Thumb狀態：此時處理器執行16位的、半字對齊的Thumb指令10、ARM處理器的基本尋址方式有哪些？1.寄存器尋址；2.立即尋址； 3.寄存器移位尋址；4.寄存器間接尋址；5.基址尋址；6.多寄存器尋址； 7.堆棧尋址；8.塊拷貝尋址；9.相對尋址。11、總線的主要參數：總線寬度、總線頻率、總線帶寬。它們之間的關系是什么?總線寬度，又稱總線位寬，指的是總線能同時傳送數據的位數。總線頻率，總線工作速度的一個重要

12、參數，工作頻率越高，速度越快。通常用MHz表示。總線帶寬，又稱總線的數據傳送率，是指在一定時間內總線上可傳送的數據總量，用每秒最大傳送數據量來衡量。總線帶寬越寬，傳輸率越高。關系：總線帶寬(單位:MB/s) =（總線寬度/8） 總線頻12、簡述AMBA總線。AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）是ARM 公司研發的一種總線規范，目前主要版本為2.0 版本。2.0版AMBA標準定義了三組總線：AHB(AMBA高性能總線)、ASB(AMBA系統總線)、和APB(AMBA外設總線)。其中：AHB(Advanced High-performanc

13、e Bus)：用于高性能系統模塊的連接，支持突發模式數據傳輸和事務分割；可以有效地連接處理器、片上和片外存儲器，支持流水線操作。APB（Advanced Peripheral Bus）：用于較低性能外設的簡單連接，一般是接在AHB系統總線上的第二級總線。 13、建立時間、保持時間。tSU (時鐘建立時間) ：在觸發器的時鐘信號上升沿到來以前，數據穩定不變的時間，如果建立時間不夠，數據將不能在這個時鐘上升沿被打入觸發器tH(時鐘保持時間) ：在觸發器的時鐘信號上升沿到來以后，數據穩定不變的時間， 如果保持時間不夠，數據同樣不能被打入觸發器14、ARM9TDMI中的T、D、M、I的含義是什么？T：

14、16位寬度的壓縮指令集（Thumb）D：支持在片調試（Debug），允許處理器響應調試請求暫停M：具有增強型乘法器，可生成64位的結果I：嵌入式ICE部件，可提供片上斷點和調試點的支持第3章1、Nand Flash和Nor Flash的區別？Nor FlashNand Flash寫入/清除一個塊的操作時間15s24ms讀性能1200-1500KB600-800KB寫性能80KB200-400KB接口/總線SRAM接口/獨立地址數據總線8位地址/數據/控制總線，I/O接口復合讀取模式隨機讀取串行地存取數據成本較高較低，單元尺寸約為NOR的一半，生產過程簡單，同樣大小的芯片可以做更大的容量容量及應

15、用場合164MB，主要用于存儲代碼8MB4GB，主要用于存儲數據編寫次數（耐用性）約10萬次約100萬次位交換（bit位反轉）少較多，關鍵性數據需要錯誤探測/錯誤更正(EDC/ECC)算法壞處處理無，因為壞塊故障率少隨機分布，無法修正2、ROM、SRAM和SDRAM這三者的區別是什么？ROM是只讀存儲器SRAM是靜態隨機存取存儲器；DRAM是動態隨機存取存儲器。SRAM讀寫速度比DRAM讀寫速度快；SRAM比DRAM功耗大；DRAM的集成度可以做得更大，則其存儲容量更大；DRAM需要周期性地刷新，而SRAM不需要。3、SDRAM的尋址方式是什么（以HY57V56120FTP為例）？Nand F

16、lash的尋址方式是什么（以K9F2G08U0A為例）？SDRAM內部是一個存儲陣列，可以把它想象成一個表格，和表格的檢索原理一樣，先指定行，再指定列，就可以準確找到所需要的存儲單元，這是內存芯片尋址的基本原理，這個表格稱為邏輯Bank。以HY57V56120FTP為例,通過BA1，BAO實現對表格的選擇，通過和實現行與列的定位，從而尋到地址。而對NANDFlash以周期進行選擇。以K9F2G08U0A為例，其規定了用5個周期來實現。第一個周期訪問的地址為A0A7；第二個周期訪問的地址為A8A11，它作用在IO0IO3上，而此時IO4IO7必須為低電平；第三個周期訪問的地址為A12A19；第四

17、個周期訪問的地址為A20A27；第五個周期訪問的地址為A28，它作用在IO0上，而此時IO1IO7必須為低電平。前兩個周期傳輸的是列地址，后三個周期傳輸的是行地址。通過分析可知，列地址是用于尋址頁內空間，行地址用于尋址頁，如果要直接訪問塊，則需要從地址A18開始。 4、什么是虛擬內存技術？為什么要引入虛擬內存技術？所謂虛擬存儲機制，指的是把多個存儲介質模塊通過一定的手段集中管理。即利用一個存儲池（Storage Pool）將所有存儲介質模塊統一管理，因而從系統角度看到的就不是多個存儲介質模塊，而是一個被分區或者分卷的超大容量的存儲系統。這種將多個存儲介質模塊統一管理起來，為使用者提供大容量、高

18、數據傳輸性能的存儲系統的技術，就稱為虛擬存儲技術。虛擬內存技術就是典型的虛擬存儲技術引入虛擬內存技術可以實現虛擬地址空間到物理存儲空間的映射；存儲器訪問權限的控制；設置虛擬存儲空間的緩沖特性。5、存儲管理單元MMU的作用是什么？為什么引入快表？（提示：理解課件例1，例2）實現虛擬地址空間到物理存儲空間的映射；存儲器訪問權限的控制；設置虛擬存儲空間的緩沖特性。 為了實現不同層次的管理，有兩種地址映射方式：分段方式和分頁方式。 分段方式支持較大的、任意大小的主存儲區域； 分頁方式支持較小的、特定大小的主存儲區域。6、設計接口電路的必要性是什么？I/O接口設計的重點又是什么？設計接口電路的必要性：a

19、)解決CPU和外圍設備之間的時序配合和通信聯絡問題。b)解決CPU和外圍設備之間的數據格式轉換和匹配問題。c)解決CPU的負載能力和外圍設備端口選擇問題。I/O接口設計的重點： 設計I/O接口邏輯以及開發其驅動程序。7、一個典型的I/O接口邏輯內部通常具有哪幾種類型的寄存器？其各自的作用是什么？（會對I/O接口進行簡單編程操作）一個典型的I/O接口邏輯內部通常具有三種類型的寄存器：數據寄存器、控制寄存器和狀態寄存器。數據寄存器用來保存CPU核傳送給I/O設備的數據，或者I/O設備傳送給CPU核的數據； 控制寄存器用來保存由CPU核發來的控制操作命令； 狀態寄存器保存著I/O接口邏輯在數據傳送過

20、程中正在發生的或者最近發生的事件特征信息，CPU核可以通過讀取狀態寄存器的內容來監控I/O的操作。8、什么是GPIO接口？其主要作用？GPIO接口就是通用并行I/O接口主要作用是傳送需并行交互的信息，或者是開關量信號。 9、OSI結構模型具體由哪幾層組成，其各層的作用分別是什么？（1）物理層。規定了網絡設備間最底層的接口特性，包括物理連接的機械特性（即接插件的大小、形狀等）、電氣特性（即代表邏輯“1”和邏輯“0”的電參數）、電子部件和物理部件的基本功能以及位交換的基本過程。（2）數據鏈路層。主要作用是控制信息在單一鏈路中傳輸的差錯，通常包括傳輸信息的校驗、總線錯誤檢測等。（3）網絡層。定義了基

21、本的端到端數據傳輸服務，網絡層在多數據鏈路存儲轉發網絡中特別重要。（4）傳輸層。定義了面向連接的服務，它可以保證數據按一定的順序、無差錯地在多條鏈路上傳送。（5）會話層。提供了一種控制網絡上終端用戶交互的機制，例如數據分組和檢測點。（6）表示層。規定了數據交換的格式，并且為應用程序提供有效的轉換工具。（7）應用層。提供了終端用戶程序和網絡之間的一個應用程序接口。10、TCP/IP模型的具體由哪幾層組成，其各層的作用分別是什么？簡要說明TCP/IP協議的數據封裝和解封裝的過程。1) 應用層。應用層協議支持了文件傳輸、電子郵件、遠程登錄、網絡管理、Web瀏覽等應用。2）傳輸層。傳輸層的兩項主要功能

22、：流量控制：通過滑動窗口實現和可靠傳輸：由序號和確認來實現。傳輸層提供了面向連接的、可靠的TCP和無連接的UDP兩種傳輸協議。3）網際層。本層提供無連接的傳輸服務（不保證送達，不保序）。本層的主要功能是尋找一條能夠把數據報送到目的地的路徑。4）網絡接口層。接收發送IP包，包括：設備驅動器和網卡 11、網卡的主要功能主要是什么？網卡的功能主要有以下三個：（1）數據的封裝與解封，發送時將上一層交下來的數據加上首部和尾部，成為以太網的幀。接收時將以太網的幀剝去首部和尾部，然后送交上一層。（2）鏈路管理，主要是CSMA/CD協議的實現。 （3）編碼與譯碼，即曼徹斯特編碼與譯碼。12、簡要介紹RS232

23、標準和RS485標準？RS-232C物理特征： DB-25 DB-15 DB-9 信號連線：保護地、TXD/RXD、 RTS/CTS、DSR、DTR 電平規定： -5V -15V 之間的電平表示邏輯 “1” +5V +15V 之間的電平表示邏輯 “0”RS-485在RS-232基礎上發展起來的，只規定了接口電路的電氣特性，而沒有規定機械特性、數據格式及通信協議等方面的內容。這些方面的規定可以參照RS-232C標準。 平衡傳輸 發送驅動器A,B之間 正電平： +2V-+6V 負電平： -2V- -6V 接收端A,B之間 正電平：大于600mV 負電平：小于-200mV第4章1、什么是軟件，它一般

24、包含哪幾部分，各部分的作用是什么？軟件(software)是計算機系統中與硬件(hardware)相互依存的另一部分，它包括程序(program)、相關數據(data)及其說明文檔(document)。 其中：程序是按照事先設計的功能和性能要求執行的指令序列；數據是程序能正常操縱信息的數據結構；文檔是與程序開發維護和使用有關的各種圖文資料。2、什么是操作系統？操作系統的主要功能是什么？操作系統是計算機中最基本的程序。操作系統負責計算機系統中全部軟硬資源的分配與回收、控制與協調等并發的活動；操作系統提供用戶接口，使用戶獲得良好的工作環境；操作系統為用戶擴展新的系統功能提供軟件平臺。 操作系統抽象

25、了一個實際的硬件系統，使用戶程序運行在一個虛擬的硬件上。它的主要功能有：（1）存儲器管理（2）進程管理（3）設備驅動（4）文件系統3、名詞解釋：并發，并行，時間片并行：是指兩或多個事件在同一時刻發生。并發：是兩或多個事件在同一時間間隔內發生。時間片：CPU分配給各個進程的時間。4、進程是什么？它有什么特征？進程與程序的關系是什么？進程是一個具有一定獨立功能的程序關于某個數據集合的一次運行活動。它是操作系統動態執行的基本單元，在傳統的操作系統中，進程既是基本的分配單元，也是基本的執行單元。進程的特征：動態性：進程的實質是程序在多道程序系統中的一次執行過程，進程是動態產生，動態消亡的。 并發性：任

26、何進程都可以同其他進程一起并發執行 獨立性：進程是一個能獨立運行的基本單位，同時也是系統分配資源和調度的獨立單位； 異步性：由于進程間的相互制約，使進程具有執行的間斷性，即進程按各自獨立的、不可預知的速度向前推進 結構特征：進程由程序、數據和進程控制塊三部分組成。進程與程序的關系：程序是指令的有序集合，其本身沒有任何運行的含義，是一個靜態的概念。而進程是程序在處理機上的一次執行過程，它是一個動態的概念。 程序可以作為一種軟件資料長期存在，而進程是有一定生命期的。程序是永久的，進程是暫時的。 進程更能真實地描述并發，而程序不能； 進程是由進程控制塊、程序段、數據段三部分組成; 進程具有創建其他進

27、程的功能，而程序沒有。 同一程序同時運行于若干個數據集合上，它將屬于若干個不同的進程。也就是說同一程序可以對應多個進程。 5、常用哪些指標來評價嵌入式實時操作系統？主要有三個指標來衡量系統的性能：響應時間(Response Time)生存時間(Survival Time)吞吐量(Throughput)6、詳細介紹一下內核及其作用。Linux操作系統的內核主要由哪幾個子系統組成，簡要說明其各子系統的作用。內核是操作系統的核心部分，為應用程序提供安全訪問硬件資源的功能。直接操作計算機硬件是很復雜的，內核通過硬件抽象的方法屏蔽了硬件的復雜性和多樣性。通過硬件抽象的方法，內核向應用程序提供了統一和簡潔

28、的接口，應用程序設計復雜程度降低。實際上，內核可以被看做是一個系統資源管理器，內核管理計算機系統中所有的軟件和硬件資源。內核主要負責管理各個任務（通過進程運行），或者說為每一個任務分配CPU的時間及其相關的資源，并且負責任務之間的通信。內核提供的基本服務是任務切換。內核決定著系統的性能和穩定性。 Linux的內核主要由5個子系統組成：進程程度、內存管理、文件系統、網絡接口和進程間通信。（1）進程調度 進程調度模塊負責控制進程對CPU資源的使用。所采取的調度策略是使得各個進程能夠公平合理地訪問CPU，同時保證內核能及時地執行硬件操作。（2）內存管理 內存管理模塊用于確保所有進程能夠安全地共享主存

29、儲區域。（3）文件系統 文件系統模塊用于支持對外部設備的驅動和操作。虛擬文件系統模塊通過向所有的外部存儲設備提供一個通用的文件接口，隱藏了各種硬件設備的不同細節，從而提供并支持與其他操作系統兼容的多種文件系統格式。（4）網絡接口 網絡接口提供了對各種網絡標準的存取和對各種網絡硬件的支持。網絡接口可分為網絡協議和網絡驅動程序。網絡協議部分負責實現每一種可能的網絡傳輸協議。網絡設備驅動程序負責與硬件設備通信，每一種可能的硬件通信設備都有相應的設備驅動程序。（5）進程間通信 支持進程之間各種通信機制。其通信機制主要包括信號、文件鎖、管道、等待隊列、信號量、消息隊列、共享內存和套接字等。7、在操作系統中，I/O管理采用層次結構的思想。從上到下一般分為幾層？各層的主要作用是什么？為了有效組織和管理各種不同的設備，采用分層的思想，從上到下分為四層，分別為API、設備管理、驅動邏輯和硬件抽象。API層用于對設備管理層提供的驅動結構進行進一步的包裝，以方便應用程序使用。 設備